طبق المفاهيم تتغير قيمة K كغيرها من ثوابت الاتزان بحسب درجة الحرارة. K يساوي 15- 10 × 2.92 عند 102 ، و 10×1.00 عند 25 و 10 × 2.92 عند 40C. في ضوء هذه المعلومات احسب قيم pH للماء النقي عند درجات الحرارة الثلاث هذه، وقارن بينها. هل يصح القول إن pH للماء النقي دائما 7.0؟ اشرح إجابتك ؟؟
الإجابة الصحيحة من خلال موقع بوابة الإجابات هي:
pH للماء النقي تساوي 7.268 عند C 10°، وعند 25C pH تساوي 6.998. وعند . 40°C. p تساوي 6.767. من الخطأ أن نقول أن pH للماء النقي دائما 7.0 ؛ لأن pH للماء النقي يساوي 7.0 فقط عند C 25°، أو 298K.
لحل هذه المسألة وفهم تغير قيمة الرقم الهيدروجيني ($pH$) للماء النقي بتغير درجات الحرارة، نتبع الخطوات الرياضية والعلمية التالية:
أولاً: فهم العلاقة الرياضية الأساسية
في الماء النقي، يكون تركيز أйонات الهيدروجين $[H^+]$ مساوياً لتركيز أيونات الهيدروكسيد $[OH^-]$، وثابت تأين الماء هو $K_w$ (أو $K$).
- العلاقة هي: $K = [H^+] \times [OH^-]$ وبما أنهما متساويان، إذن: $K = [H^+]^2$
- لحساب تركيز $[H^+]$، نأخذ الجذر التربيعي لقيمة $K$: $[H^+] = \sqrt{K}$
- لحساب الرقم الهيدروجيني، نطبق قانون الـ $pH$:
$$pH = -\log[H^+]$$
---
ثانياً: حساب قيم $pH$ عند درجات الحرارة الثلاث
- عند درجة حرارة $10^\circ C$:
- قيمة $K = 2.92 \times 10^{-15}$
- نحسب تركيز $[H^+] = \sqrt{2.92 \times 10^{-15}} \approx 5.40 \times 10^{-8}$
- نحسب الـ $pH$:
$$pH = -\log(5.40 \times 10^{-8}) = 7.268$$
- عند درجة حرارة $25^\circ C$:
- قيمة $K = 1.00 \times 10^{-14}$
- نحسب تركيز $[H^+] = \sqrt{1.00 \times 10^{-14}} = 1.00 \times 10^{-7}$
- نحسب الـ $pH$:
$$pH = -\log(1.00 \times 10^{-7}) = 6.998 \approx 7.0$$
- عند درجة حرارة $40^\circ C$:
- قيمة $K = 2.92 \times 10^{-14}$ *(ملاحظة: حسب المعطيات المعتادة لثابت التأين بهذا المعدل)*
- نحسب تركيز $[H^+] = \sqrt{2.92 \times 10^{-14}} \approx 1.71 \times 10^{-7}$
- نحسب الـ $pH$:
$$pH = -\log(1.71 \times 10^{-7}) = 6.767$$
---
ثالثاً: المقارنة والإجابة عن السؤال الأساسي
- المقارنة: نلاحظ أنه كلما ارتفعت درجة حرارة الماء، زادت قيمة ثابت التأين ($K$)، وزاد معها تركيز أيونات الهيدروجين $[H^+]$، مما يؤدي إلى انخفاض قيمة الـ $pH$ (تصبح الحموضة الظاهرية أعلى قليلاً، رغم أن الماء يظل متعادلاً كيميائياً لأن $[H^+] = [OH^-]$).
- هل $pH$ الماء النقي يساوي دائماً 7.0؟
من الخطأ الاعتقاد بأن $pH$ الماء النقي يساوي 7.0 دائماً؛ فالماء النقي يكون متعادلاً دائماً (لأن عدد أйонات $[H^+]$ يساوي عدد أйонات $[OH^-]$)، ولكن قيمة $pH = 7.0$ تحدث فقط عند درجة حرارة الغرفة ($25^\circ C$ أو $298K$). وتتغير هذه القيمة صعوداً أو هبوطاً بتغير درجات الحرارة.
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال طبق المفاهيم تتغير قيمة K كغيرها من ثوابت الاتزان بحسب درجة الحرارة. K يساوي 15- 10 × 2.92 عند 102 ، و 10×1.00 عند 25 و 10 × 2.92 عند 40C. في ضوء هذه المعلومات احسب قيم pH للماء النقي عند درجات الحرارة الثلاث هذه، وقارن بينها. هل يصح القول إن pH للماء النقي دائما 7.0؟ اشرح إجابتك ؟ اترك تعليق فورآ.
